一种脉冲偏压控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及偏压电源技术领域，尤其涉及一种脉冲偏压控制系统。


背景技术：

2.电子束熔丝增材制造技术是最近几十年发展起来的三维一体化制造技术，以高能量密度的电子束为热源，在真空环境下将金属丝材同步传送入熔池熔化，按照规划的加工路径逐层沉积。该加工工艺过程简单、功率大、材料利用率高、制造周期短、且在真空环境中进行，
3.对金属保护作用优良，能实现大型复杂零件的近净成形，特别适合航空航天领域钛合金复杂部件的制造。
4.脉冲电子束最早用于高能电磁波辐射实验工作，20世纪80年代后在工业中应用于改善表面质量和焊接。目前，脉冲电子束技术已经在焊接领域得到初步应用，脉冲电子束可以减少热输入，减小变型，将脉冲电子束应用于电子束熔丝增材制造领域，实现一熔滴一脉冲的控制模式，将能显著提高成形质量，改善工件性能。
5.由于束流调节是通过调节偏压来实现，因此将偏压设计成脉冲输出模式，可以根据工作需求获得脉冲束流。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种脉冲偏压控制系统，其选取高速dsp数字处理芯片实现脉冲束流基值，峰值向偏压基值、峰值的转化，根据输入脉冲频率、占空比，可以调节脉冲束流的输出，并通过pwm发生芯片，输出100khz以上的基波,由dsp输出脉冲合成的模式，再经由大功率运放、基值、峰值串联整流电路可以获得脉冲偏压输出，继而实现对脉冲束流输出的调控，从而获得一熔滴一脉冲的熔丝成形效果。
7.本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
8.一种脉冲偏压控制系统，包含dsp控制器、脉冲合成电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路、第一整流电路、第二整流电路、pwm芯片；
9.所述dsp控制器通过脉冲合成电路连接第一功率放大电路，所述第一功率放大电路与第一整流电路连接；
10.所述pwm芯片通过脉冲合成电路连接第二功率放大电路，第二功率放大电路与第二整流电路连接；
11.所述第一整流电路、第二整流电路均包含包含hv1正极输入端、hv1负极输入端、hv2正极输入端、hv2负极输入端、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、压敏电阻sk1、压敏电阻sk2、压敏电阻sk3、压敏电阻sk4、压敏电阻sk5、压敏电阻sk6、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、二极管d3、二极管d11、二极管d12、二极管d13、二极管d14、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24、偏压输出端和-60kv端；
12.其中，hv1正极输入端分别连接二极管d21的正极、二极管d22的负极，hv1负极输入
端分别连接二极管d23的正极、二极管d24的负极，二极管d22的正极分别连接二极管d24的正极、二极管d11的负极、二极管d13的负极，hv2正极输入端分别连接二极管d11的正极、二极管d12的负极，hv2负极输入端分别连接二极管d13的正极、二极管d14的负极，二极管d21的负极分别连接二极管d23的负极、电阻r1的一端、电容c1的一端、压敏电阻sk1的一端、电阻r3的一端、电容c3的一端，电阻r1的另一端连接电阻r2的一端，电容c1的另一端连接电容c2的一端，压敏电阻sk1的另一端连接压敏电阻sk2的一端，电阻r2的另一端分别连接二极管d12的正极、二极管d14的正极、电容c2的另一端、压敏电阻sk2的另一端、电容c3的另一端、电容c4的一端、压敏电阻sk4的一端、二极管d3的正极、压敏电阻sk6的一端和偏压输出端，电阻r3的另一端分别连接电容c4的另一端、压敏电阻sk3的一端、二极管d3的负极、电阻r4的一端，电阻r4的另一端连接压敏电阻sk5的一端和-60kv端，压敏电阻sk3的另一端连接压敏电阻sk4的另一端，压敏电阻sk5的另一端连接压敏电阻sk6的另一端。
13.作为本实用新型一种脉冲偏压控制系统的进一步优选方案，所述dsp控制器采用dspic30f4012为主控dsp芯片。
14.作为本实用新型一种脉冲偏压控制系统的进一步优选方案，所述pwm芯片的型号为sg3525a。
15.作为本实用新型一种脉冲偏压控制系统的进一步优选方案，所述压敏电阻sk5、压敏电阻sk6均采用1000v压敏电阻，用于防止放电的过压尖峰。
16.作为本实用新型一种脉冲偏压控制系统的进一步优选方案，所述二极管d11、二极管d12、二极管d13、二极管d14、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24均采用10000v/0.5a的高速二极管。
17.作为本实用新型一种脉冲偏压控制系统的进一步优选方案，所述二极管d3采用10000v/0.5a的高速二极管。
18.作为本实用新型一种脉冲偏压控制系统的进一步优选方案，所述hv1正极输入端和hv1负极输入端输入的是基值逆变交流电压信号。
19.作为本实用新型一种脉冲偏压控制系统的进一步优选方案，所述hv2正极输入端和hv2负极输入端输入的是峰值逆变交流电信号。
20.本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
21.本实用新型一种脉冲偏压控制系统，其选取高速dsp数字处理芯片实现脉冲束流基值，峰值向偏压基值、峰值的转化，根据输入脉冲频率、占空比，可以调节脉冲束流的输出；并通过pwm发生芯片，输出100khz以上的基波,由dsp输出脉冲合成的模式，再经由大功率运放、基值、峰值串联整流电路可以获得脉冲偏压输出，继而实现对脉冲束流输出的调控，从而获得一熔滴一脉冲的熔丝成形效果。
附图说明
22.图1是本实用新型一种脉冲偏压控制系统的结构原理图；
23.图2是本实用新型整流电路的电路图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.一种脉冲偏压控制系统，其特征在于：包含dsp控制器、脉冲合成电路、第一功率放大电路、第二功率放大电路、第一整流电路、第二整流电路、pwm芯片；
27.所述dsp控制器通过脉冲合成电路连接第一功率放大电路，所述第一功率放大电路与第一整流电路连接；
28.所述pwm芯片通过脉冲合成电路连接第二功率放大电路，第二功率放大电路与第二整流电路连接。
29.本实用新型一种脉冲偏压控制系统，其选取dspic30f4012为主控高速dsp数字处理芯片实现脉冲束流基值，峰值向偏压基值、峰值的转化，根据输入脉冲频率、占空比，可以调节脉冲束流的输出；并通过pwm发生芯片采用sg3525a输出100khz以上的基波，由dsp输出脉冲合成的模式，再经由大功率运放、基值、峰值串联整流电路可以获得脉冲偏压输出，继而实现对脉冲束流输出的调控，从而获得一熔滴一脉冲的熔丝成形效果。
30.脉冲频率0至20khz，在dsp中进行设定；峰值束流与基值束流可以在dsp中计算出对应的偏压电压值，再输出与sg3525a输出的100khz载波进行合成。
31.所述dsp控制器选择dspic30f4012作为主控dsp芯片，是一种高性能16位数字信号控制器，工作电压2.5v至5.5v,16位宽数据总线，24位宽指令，16个16位通用寄存器，最多54个可编程数字i/o引脚，最多45个外部中断源，5个外部中断。
32.本实用新型选择作为sg3525a发生芯片，sg3525a通过内部振荡器产生锯齿波电压作为载波信号，反馈电压和参考电压通过内部的误差放大器比较并输出误差电压，此误差电压作为调制信号，载波信号和调制信号叠加用于确定脉宽调制波的占空比，反馈电压越高，输出脉冲的占空比越小，反之则越大，当交流输入电压波动或负载变化引起输出电压变化时，由于系统的负反馈作用，pwm输出脉冲宽度自动调整，从而实现稳压。
33.sg3525内部的基准源为5.11v，将脚16输出的基准电压经分压后加至同相输入端脚2，将电压反馈信号加至反相输入端脚1，通过调整电阻r8的大小可以设定死死区时间的宽度，电阻r8越大死区越宽，根据系统的动、静态要求、可在脚9与脚1之间接入适当的补偿网络。 由于电路刚启动时输出电压还未建立，此时内部误差比较器输出电压高，pwm信号脉宽很大，输出电压被抬高，在脚8软启动脚外接电容c5，在上电的初始阶段!通过电容充电使占空比由零逐渐增大，实现软启动功能，避免了输出电压在启动初期的过调制现象。在脚10可加故障保护信号，一旦输出电流传感器的电流取样电压高于设定电压时，会立即封锁输出脉冲信号， 当外部封锁信号撤去后，sg3525也要经过一次软启动过程才能重新开始工作。
34.如图2所示，所述第一整流电路、第二整流电路均包含hv1正极输入端、hv1负极输入端、hv2正极输入端、hv2负极输入端、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、压敏电阻sk1、压敏电阻sk2、压敏电阻sk3、压敏电阻sk4、压敏电阻sk5、压敏电阻sk6、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、二极管d3、二极管d11、二极管d12、二极管d13、二极管d14、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24、偏压输出端和-60kv端；
35.其中，hv1正极输入端分别连接二极管d21的正极、二极管d22的负极，hv1负极输入端分别连接二极管d23的正极、二极管d24的负极，二极管d22的正极分别连接二极管d24的正极、二极管d11的负极、二极管d13的负极，hv2正极输入端分别连接二极管d11的正极、二极管d12的负极，hv2负极输入端分别连接二极管d13的正极、二极管d14的负极，二极管d21的负极分别连接二极管d23的负极、电阻r1的一端、电容c1的一端、压敏电阻sk1的一端、电阻r3的一端、电容c3的一端，电阻r1的另一端连接电阻r2的一端，电容c1的另一端连接电容c2的一端，压敏电阻sk1的另一端连接压敏电阻sk2的一端，电阻r2的另一端分别连接二极管d12的正极、二极管d14的正极、电容c2的另一端、压敏电阻sk2的另一端、电容c3的另一端、电容c4的一端、压敏电阻sk4的一端、二极管d3的正极、压敏电阻sk6的一端和偏压输出端，电阻r3的另一端分别连接电容c4的另一端、压敏电阻sk3的一端、二极管d3的负极、电阻r4的一端，电阻r4的另一端连接压敏电阻sk5的一端和-60kv端，压敏电阻sk3的另一端连接压敏电阻sk4的另一端，压敏电阻sk5的另一端连接压敏电阻sk6的另一端。
36.所述压敏电阻sk5、压敏电阻sk6均采用1000v压敏电阻，用于防止放电的过压尖峰。
37.所述二极管d11、二极管d12、二极管d13、二极管d14、二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24均采用10000v/0.5a的高速二极管。所述二极管d3采用10000v/0.5a的高速二极管。
38.本实用新型一种偏压整流电路，设计的偏压直流最大达到2000v，变压器变比1:45，变比匝数增加，是为了防止变压器漏感造成的带载能力下降。
39.其整流二极管选用10000v/0.5a的高速二极管，为了保护整流电路，在输出端串联几个功率电阻限流，在偏压输出端和-60kv端之间并联2只串联的1000v压敏电阻，防止放电的过压尖峰，输出端并联的二极管d3与整流二极管同型号，是为了抑制灯丝和偏压杯之间放电产生的尖峰， 并联在整流电路两端两组串联的电路，是为了给整流电源提供提供一个假负载，由于逆变频率很高，达到100khz,采用较小电容即可获得稳定直流输出,因此,滤波电容选择纳法级电容,最低耐压达到3000v。
40.本实用新型经由大功率运放、基值、峰值串联整流电路可以获得脉冲偏压输出，继而实现对脉冲束流输出的调控。
41.所述hv1正极输入端和hv1负极输入端输入的是基值逆变交流电压信号，所述hv2正极输入端和hv2负极输入端输入的是峰值逆变交流电信号，二极管d11、二极管d12、二极管d13、二极管d14组成整流电路与二极管d21、二极管d22、二极管d23、二极管d24组成的整流电路在up1串联在一起，up端连接偏压杯。
42.以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。